DE3538780A1

DE3538780A1 - Vorrichtung zur identifizierung einer lichtquelle in einem atomabsorptions-spektrometer

Info

Publication number: DE3538780A1
Application number: DE19853538780
Authority: DE
Inventors: Klaus Peter Rogasch
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-07
Also published as: DE3538780C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Identifizierung einer spezifisch die Resonanz spektrallinie eines chemischen Elements emittieren den Lichtquelle beim Einsetzen derselben in ein Atomabsorptions-Spektrometer mittels an der Licht quelle vorgesehener, durch das Atomabsorptions- Spektrometer abtastbarer Codiermittel.

Die Atomabsorptions-Spektroskopie ist ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration eines bestimmten Elements in einer untersuchten Probe. Zu diesem Zweck wird ein Lichtbündel, welches spezifisch die Resonanzwellenlängen eines gesuchten Elements ent hält durch eine aus der Probe gebildeten "Atom wolke" geleitet, in welcher die Elemente der Probe in atomarem Zustand vorliegen. Die Atome des gesuchten Elements absorbieren spezifisch das Meßlichtbündel, dessen Spektrallinien mit den Resonanzwellenlängen des gesuchten Elements über einstimmen. Durch die Atome anderer Elemente wird das Meßlichtbündel dagegen praktisch nicht beein flußt. Die Absorption, die das Meßlichtbündel in der Atomwolke erfährt, ist daher ein Maß für die Menge des gesuchten Elements in der Atomwolke. Bei reproduzierbarer Herstellung der Atomwolke und geeigneter Eichung kann auf diese Weise die Konzen tration des gesuchten Elements in der Probe be stimmt werden.

Als Lichtquelle in einem Atomabsorptions-Spektro meter zur Erzeugung des Meßlichtbündels sind Hohlkathodenlampen bekannt. Eine solche Hohl kathodenlampe sendet jeweils Licht mit dem Emissionsspektrum und damit den Resonanzwellen längen eines bestimmten Elements aus. Zur Messung verschiedener Elemente sind verschiedene solche Hohlkathodenlampen oder andere spezifisch emittie rende Lichtquellen vorgesehen. Wenn von der Messung eines Elements auf die Messung eines anderen Ele ments übergegangen wird, wird die Lichtquelle in dem Atomabsorptions-Spektrometer ausgewechselt. Es wird also beispielsweise eine das Spektrum von Kadmium emittierende Lichtquelle durch eine andere, das Spektrum von Kobalt emittierende Lichtquelle ersetzt, wenn statt Kadmium nun Kobalt gemessen werden soll.

Das Einsetzen der jeweils richtigen Lichtquelle erfordert besondere Aufmerksamkeit des Benutzers. Das Einsetzen einer falschen Lichtquelle führt natürlich zu falschen Meßergebnissen. Weiterhin müssen für jede Lichtquelle im allgemeinen die hierfür geeigneten Betriebsbedingungen, beispiels weise der Lampenstrom, eingestellt werden. Auch dies erfordert besondere Aufmerksamkeit des Be nutzers. Fehlbedienungen können schädliche Wir kungen haben.

Es sind aus diesem Grunde verschiedene Codiermittel vorgesehen worden, die von dem Atomabsorptions- Spektrometer beim Einsetzen einer Lichtquelle automatisch abgetastet werden und zur Identifi zierung der Lichtquelle hinsichtlich des emittierten Spektrums und der Betriebsparameter dienen.

Bei einer Anordnung nach der GB-A-21 09 922 ist am Sockel einer Hohlkathodenlampe eine Mehrzahl von Steckerstiften vorgesehen, die mit je einem Wider stand im Sockel der Hohlkathodenlampe verbunden sind. Die Größe dieser Widerstände wird beim Ein setzen der Hohlkathodenlampe durch das Atomab sorptions-Spektrometer abgetastet und liefert eine Codierung, welche die Identifizierung der Hohl kathodenlampe gestattet. Bei einer solchen Anord nung weist die Hohlkathodenlampe unerwünscht viele Steckerstifte auf. Die Möglichkeiten der Codierung sind begrenzt.

Durch die DE-A-34 19 739 ist ein Atomabsorptions- Spektrometer mit Hohlkathodenlampe bekannt, bei welchem die Hohlkathode optisch codiert ist. Der Optikcode wird von entsprechenden Optikcodelesern gelesen, deren Ausgänge an einen Mikrocomputer gelegt werden. Der Mikrocomputer enthält einen Mikroprozessor, einen Festwertspeicher und einen Schreib/Lesespeicher. Der Festwertspeicher enthält Datensätze, mit deren Hilfe der Mikroprozessor den richtigen Betriebsstrom an die Lampe anlegt und dafür sorgt, daß der Monocromator von einer Wellen längensteuerung auf die geeignete Wellenlänge ein gestellt wird. Der Optikcode ist eine Strichmarkie rung, die direkt auf dem Lampengehäuse befestigt oder auf einem getrennten an der Lampe befestigten Schild vorgesehen ist.

Bei einer anderen Anordnung (DE-A-34 19 800) sind Hohlkathodenlampen bei einem Atomabsorptions-Spek trometer magnetisch codiert. Die Magnetcode werden von entsprechenden Magnetcodelesern gelesen, deren Ausgänge in ähnlicher Weise wie bei der DE-A-34 19 739 verarbeitet werden.

Diese bekannten Anordnungen sind relativ aufwendig und störanfällig. Der Optikcode kann durch Ver schmutzen oder Verkratzen gestört werden. Der Magnetcode kann durch magnetische Felder beeinflußt oder vernichtet werden. Diese Gefahr ist insbeson dere bei Atomabsorptions-Spektrometern gegeben, bei denen eine Untergrundabsorption durch Zeeman-Modu lation mittels eines an die Lichtquelle oder die Probe angelegten Magneten kompensiert wird.

Durch die DE-A-34 20 659 ist schließlich ein Atom absorptions-Spektrometer mit Hohlkathodenlampen bekannt, bei denen die Hohlkathodenlampen durch Ausnehmungen und/oder Vorprünge codiert sind. Die Codiermöglichkeiten mit einer solchen Anordnung sind durch geometrische und mechanische Grenzen eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einfach aufgebauten, bequem an der Lichtquelle unterbring baren und durch äußere Einflüsse nicht beeinflußten Codiermitteln zu schaffen, welche eine relativ große Anzahl unterschiedlicher Lichtquellen und Betriebsparameter zu codieren gestatten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) die Codiermittel von einer Taktimpulsfolge beaufschlagt sind,
b) die Codiermittel zur Erzeugung eines Ausgangs impulses jeweils nach einer vorgegebenen, die Codierung der Lichtquelle darstellenden Anzahl von Taktimpulsen eingerichtet sind und
c) das Atomabsorptions-Spektrometer auf die An zahl der zwischen aufeinanderfolgenden Aus gangsimpulsen erzeugten Taktimpulse zur ldentifizierung der Lichtquelle anspricht.

Die Codierung erfolgt somit erfindungsgemäß durch Vorgabe einer Anzahl von Taktimpulsen. Das ge schieht praktisch durch einen entsprechend einge stellten Vorwahlzähler, der jedesmal nach Erreichen der vorgewählten Anzahl von Taktimpulsen einen Ausgangsimpuls abgibt. Die Abfrage erfolgt durch Taktimpulse, die von dem Mikrocomputer des Atomab sorptions-Spektrometers abgegeben werden. Zur Identifizierung einer bestimmten Lampe dient die Anzahl der zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangs impulsen erzeugten Taktimpulse. Es ist einleuch tend, daß dabei eine große Anzahl verschiedener Lichtquellen und Betriebsparameter codiert werden kann.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach stehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert, welche die Codiermittel zur Identifizierung einer Lichtquelle in einem Atomabsorptions-Spektrometer zeigt.

Die Codiermittel sind von einem integrierten Schal tungsbaustein 10 gebildet, der auf einem nach Hybrid-Dickfilmtechnik hergestellten Hybridschalt kreis 12 angeordnet ist. Die Codiermittel sind über einen Eingang 14 mit einer Taktimpulsfolge 16 be aufschlagt. Jeweils nach einer vorgegebenen, die Codierung der Lichtquelle darstellenden Anzahl von Taktimpulsen erzeugen die Codiermittel einen Aus gangsimpuls 18 an einem Impulsausgang 20. Der Taktimpulseingang 14 und der Impulsausgang 20 sind als Steckerstifte ausgebildet, die beim Einsetzen der Lichtquelle in das Atomabsorptions-Spektrometer mit entsprechenden Steckerbuchsen Kontakt geben. Über weitere Steckerstifte 22 und 24 sind die Codiermittel mit einer Versorgungsspannung bzw. mit Erde verbunden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der inte grierte Schaltungsbaustein ein Zeitglied mit binä ren Zeitvorgabeklemmen, die mit 2°...2⁷ bezeichnet sind. Ein solches Zeitglied, das beispielsweise ein Baustein Intersil ICM 7240/D sein kann, wirkt üb licherweise wie eine monostabile Kippstufe, die für eine vorgegebene Zeit ein Ausgangssignal liefert. Dabei kann diese Zeit über die Zeitvorgabeklemmen binär eingegeben werden. Das Zeitglied enthält einen Zähler und einen Impulsgenerator, dessen Frequenz durch Beschaltung mit einem RC-Glied vorgegeben werden kann. Es können auf diese Weise Schaltzeiten erzeugt werden, die sich als Produkt des Impulsabstandes des eingebauten Impulsgenera tors und der vorgewählten Binärzahl ergeben.

Im vorliegenden Falle wird ein solches Zeitglied nur mit seiner Zählfunktion unter Verwendung eines extern ein gespeisten Taktes in Verbindung mit einem nach Hybrid- Dickfilmtechnik hergestellten Hybridschaltkreis in folgender Weise verwendet: Die Zeitvorgabeklemmen sind über je eine Brücke mit dem Impulsausgang 20 sowie über einen Widerstand 26 mit dem Versorgungsspannungseingang verbunden. Dabei sind die Brücken, die generell mit 28 bezeichnet sind, je nach der gewünschten Codie rung offen oder über Bonddrähte geschlossen. Der Reset-Eingang 30 (RES) des Zeitgliedes 10 ist ebenfalls mit dem lmpulsausgang 20 verbunden. Die an dem Taktimpulseingang 14 des Hybridschaltkreises 12 erscheinende Taktimpulsfolge 16 ist auf einen Taktimpulseingang 32 (TB) des Zeitgliedes 10 ge schaltet. Der Impulsausgang 20 ist weiterhin mit einem Startbereitschaftseingang 34 (TRIG) des Zeitgliedes 10 verbunden, über welchen ein neuer Zyklus des Zeitgliedes 10 eingeleitet wird. Um das Signal an dem Startbereitschaftseingang 34 gegen über dem Ausgangsimpuls etwas zu verzögern, liegt der Impulsausgang 20 an dem Eingang 34 über ein RC-Glied mit einem Widerstand 36 und einem Konden sator 38. Der Taktimpulseingang 32 liegt ebenfalls über einen Lastwiderstand an dem Versorgungs spannungseingang 22. Auf diese Weise wird ein genauer "H-Zustand" des Taktimpulseinganges 32 und des Impulsausganges 20 gewährleistet. Ein Konden sator 42 dient der Unterdrückung von Störsignalen.

Durch die Anzahl der geschlossenen Brücken 28 (unter Berücksichtigung der Wertigkeiten 2°... 2⁷) kann die Anzahl der Taktimpulse am Taktimpulsein gang 14 zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsim pulsen am Impulsausgang 20 vorgegeben werden.

Sind alle Brücken 28 offen, dann liegt an dem Impulsausgang 20 ständig das Signal "H". Sind alle Brücken geschlossen, dann geht der Impulsausgang 20 mit der negativen Flanke des zweihundertsechsund fünfzigsten Taktimpulses kurzzeitig (für etwa 10 Mikrosekunden) auf "H". Ist dagegen nur die Brücke an der Zeitvorgabeklemme 2° geschlossen, so ergibt sich schon mit der negativen Flanke des ersten Taktimpulses ein Ausgangsimpuls am Impulsausgang 20.

Claims

1. Vorrichtung zur Identifizierung einer spezi fisch die Resonanzspektrallinie eines chemi schen Elements emittierenden Lichtquelle beim Einsetzen derselben in ein Atomabsorptions- Spektrometer mittels an der Lichtquelle vorge sehener, durch das Atomabsorptions-Spektrometer abtastbarer Codiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Codiermittel zur seriellen Auslesung nach Maßgabe einer Taktimpulsfolge eingerichtet sind,
b) die Codiermittel zur Erzeugung eines Aus gangsimpulses jeweils nach einer vorge gebenen, die Codierung der Lichtquelle darstellenden Anzahl von Taktimpulsen eingerichtet sind und
c) das Atomabsorptions-Spektrometer auf die Anzahl der zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen erzeugten Taktimpulse zur ldentifizierung der Lichtquelle anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Codiermittel von einem inte grierten Schaltungsbaustein (10) gebildet sind, der auf einem nach Hybrid-Dickfilmtechnik her gestellten Hybridschaltkreis (12) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) die Codiermittel einen als integrierten Schaltungsbaustein (10) ausgebildeten digitalen Zähler mit binären Zählvorgabeklemmen (2°...2⁷) enthalten,
b) die Zählvorgabeklemmen (2°... 2⁷) über je eine Brücke (28) mit einem lmpulsausgang (20) sowie über einen Widerstand (26) mit einem Versorgungsspannungseingang (22) verbunden sind, wobei die Brücken (28) je nach der gewünschten Codierung offen oder über Bonddrähte geschlossen sind,
c) ein Reset-Eingang (30) des Zählgliedes (10) mit dem Impulsausgang (20) verbunden ist und
d) die an einem Taktimpulseingang (14) des Hybridschaltkreises (12) erscheinende Taktimpulsfolge (16) auf einen Taktimpuls eingang (32) des Zählgliedes (10) geschal tet ist.